細胞の全能性を制御するＲＮＡ機構の解明

• Project Area: Diversity and asymmetry achieved by RNA program
• Project/Area Number: 23112709
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 柴田 典人 京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (60402781)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2013-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2012: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000); Fiscal Year 2011: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
• Keywords: 幹細胞 / 全能性 / RNA / 再生 / プラナリア

Outline of Annual Research Achievements

扁形動物門に属する淡水産プラナリア（Dugesia japonica）は体のどの部分の断片からでも個体を完全に再生することができる高い再生能力を持っている。この再生能力は新生細胞と呼ばれる分化全能性の成体幹細胞に依存している。この新生細胞の細胞内にはRNAとタンパク質から構成されるクロマトイド小体と呼ばれる特徴的な構造体が存在している。このクロマトイド小体は細胞分化の際にサイズ、数が減少し、さらにクロマトイド小体に異常が出るように遺伝子機能を操作した個体では再生能力に異常が観察されることから全能性に重要な役割を持っていることが示唆されてきた。しかしながら、クロマトイド小体のなかで、どのようなRNA分子がどのように制御されることによって全能性が制御されているのかについては未知であった。そこで本研究ではクロマトイド小体に局在するRNAを同定し、全能性とmRNA制御機構の関係をあきらかにすることを目的とした。
当該年次において、複数のクロマトイド小体構成タンパク質に対する抗体による免疫染色によって、クロマトイド小体が従来考えられてきた均一な集団ではなく、少なくとも3種類の不均一なRNP顆粒に分類できることをあきらかにした。また、様々なRNAの細胞内局在を調べたところ、新生細胞の活性化時に発現が減少するPlac8遺伝子のmRNAは新生細胞内において顆粒状に局在しており、新たなRNP顆粒の存在が示唆された。さらに転移因子であるgypsy-P1のアンチセンス鎖が一部のクロマトイド小体上、または近接して局在していることを発見した。gypsy-P1はPiwiタンパク質によって負に制御されており、特にPiwiCに関してはクロマトイド小体に局在していることから、少なくともPiwiC陽性のクロマトイド小体は転移因子の負の制御にすることでゲノム情報の正確性を保つことが示唆された。

Research Progress Status

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] The planarian P2X homolog in the regulation of asexual reproduction (2012)
  • Author(s): Sakurai, T., Lee, H., Kashima, M., Saito, Y., Hayashi, T., Kudome-Takamatsu, T., Nishimura, O., Agata, K., Shibata, N.
  • Journal Title: International Journal of Developmental Biology Volume: 56 Issue: 1-2-3 Pages: 173-182
  • DOI: 10.1387/ijdb.113439ts
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Comprehensive gene expression analyses in pluripotent stem cells of a planarian, Dugesia japonica (2012)
  • Author(s): Shibata, N., Hayashi, T., Fukumura, R., Fujii, J., Kudome-Takamatsu, T., Nishimura, O., Sano, S., Son, F., Suzuki, N., Araki, R., Abe, M., Agata, K.
  • Journal Title: International Journal of Developmental Biology Volume: 56 Issue: 1-2-3 Pages: 93-102
  • DOI: 10.1387/ijdb.113434ns
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Role of c-Jun N-terminal kinase activation in blastema formation during planarian regeneration. (2011)
  • Author(s): Tasaki Junichi
  • Journal Title: Dev Growth Differ Volume: 53 Issue: 3 Pages: 389-400
  • DOI: 10.1111/j.1440-169x.2011.01254.x
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] ERK signaling controls blastema cell differentiation during planarian regeneration. (2011)
  • Author(s): Tasaki Junichi
  • Journal Title: Development Volume: 138 Issue: 12 Pages: 2417-27
  • DOI: 10.1242/dev.060764
  • Peer Reviewed
• [Presentation] プラナリア再生過程における幹細胞の活性化の分子機構 (2013)
  • Author(s): 柴田典人
  • Organizer: 第12回日本再生医療学会総会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜、横浜
  • Year and Date: 2013-03-21
• [Presentation] プラナリアの体性全能性幹細胞の増殖を制御する分子機構 (2012)
  • Author(s): 李河映
  • Organizer: 第35回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 福岡国際会議場、マリンメッセ福岡、福岡
  • Year and Date: 2012-12-11
• [Presentation] プラナリアの幹細胞制御におけるSox転写因子の役割 (2012)
  • Author(s): 藤井淳介
  • Organizer: 第35回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 福岡国際会議場、マリンメッセ福岡、福岡
  • Year and Date: 2012-12-11
• [Presentation] プラナリア全能性成体幹細胞を支える分子機構の解明に向けたDjPiwi標的遺伝子の同定 (2012)
  • Author(s): 鹿島誠
  • Organizer: 第35回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 福岡国際会議場、マリンメッセ福岡、福岡
  • Year and Date: 2012-12-11
• [Presentation] FUNCTIONS OF TRANSCRIPTION FACTORS IN SOMATIC PLURIPOTENT STEM CELLS OF PLANARIANS (2012)
  • Author(s): Shibata, Norito
  • Organizer: ISSCR 10th Annual Meeting
  • Place of Presentation: Pacifico Yokohama, Yokohama
  • Year and Date: 2012-06-13
• [Presentation] IDENTIFICATION OF DJPIWIB TARGETS TO CLARIFY THE MOLECULAR FUNCTION OF DJPIWIB IN THE PLURIPOTENCY OF PLANARIAN ADULT SOMATIC PLURIPOTENT STEM CELLS (2012)
  • Author(s): Kashima, Makoto
  • Organizer: ISSCR 10th Annual Meeting
  • Place of Presentation: Pacifico Yokohama, Yokohama
  • Year and Date: 2012-06-13
• [Presentation] GENES INVOLVED IN PROLIFERATION OF PLANARIAN PLURIPOTENT STEM CELLS (2012)
  • Author(s): Lee, Hayoung
  • Organizer: ISSCR 10th Annual Meeting
  • Place of Presentation: Pacifico Yokohama, Yokohama
  • Year and Date: 2012-06-13
• [Presentation] RNA-binding proteins regulating pluripotent somatic stem cells in a planarian, Dugesia japonica (2012)
  • Author(s): Shibata, Norito
  • Organizer: The 22nd CDB Meeting RNA Sciences in Cell and Developmental Biology II
  • Place of Presentation: RIKEN Center for Developmental Biology, Kobe
  • Year and Date: 2012-06-11
• [Presentation] How can we distinguish stem cells involved in regeneration?~Lesson from expression of cell cycle modulators~ (2012)
  • Author(s): Shibata, Norito
  • Organizer: Joint Meeting of The 45th Annual Meeting of the Japanese Society of Developmental BiologistsThe 46th Annual Meeting of the Japan Society for Cell Biology
  • Place of Presentation: Kobe International Conference Center, The Kobe Chamber of Commerce and Industry, Kobe
  • Year and Date: 2012-05-28
• [Presentation] Identification of DjPiwiB targets to clarify the molecular function of DjPiwiB in the pluripotency of planarian stem cell (2012)
  • Author(s): Kashima, Makoto
  • Organizer: Joint Meeting of The 45th Annual Meeting of the Japanese Society of Developmental BiologistsThe 46th Annual Meeting of the Japan Society for Cell Biology
  • Place of Presentation: Kobe International Conference Center, The Kobe Chamber of Commerce and Industry, Kobe
  • Year and Date: 2012-05-28
• [Presentation] Planarian Sox Gene and stem Cell System (2011)
  • Author(s): Fujii, J., Shibata, N., Agata, K.
  • Organizer: "From Regeneration Biology to Regenerative Medicine (I)" The 21st CDB Meeting
  • Place of Presentation: 理研CDB(神戸市)
  • Year and Date: 2011-11-24
• [Presentation] Expression and functional analyses of neoblast-specific genes identified by HiCEP (2011)
  • Author(s): Shibata, N.
  • Organizer: Planarian Regeneration Research Meeting in Kyoto
  • Place of Presentation: 関西セミナーハウス(京都市)(招待講演)
  • Year and Date: 2011-11-21
• [Presentation] Stem Cell Regulatory Mechanisms Directed by PiwiB and piRNA in Planarians (2011)
  • Author(s): Kashima, M., Shibata, N., Nishimura, O., Saito, K., Siomi, C.M., Siomi, H., Agata, K.
  • Organizer: "From Regeneration Biology to Regenerative Medicine (I)" The 21st CDB Meeting
  • Place of Presentation: 関西セミナーハウス(京都市)
  • Year and Date: 2011-11-21
• [Presentation] プラナリアの幹細胞システムを制御するPiwiタンパク質機能のゲノムワイド解析 (2011)
  • Author(s): 柴田典人、鹿島誠、阿形清和
  • Organizer: 第84回日本生化学大会
  • Place of Presentation: 京都国際会館(京都市)(招待講演)
  • Year and Date: 2011-09-23
• [Presentation] プラナリアにおけるpiwiB遺伝子による体性幹細胞の分化全能性維持機構の解明 (2011)
  • Author(s): Kashima, M., Ishiko, T., Saito, K., Shiomi, C, M., Shiomi, H., Yazawa, S., Nishimura, O., Agata, K., Shibata, N.
  • Organizer: RNAフロンティアミーティング2011
  • Place of Presentation: あいち健康プラザ(大府市)
  • Year and Date: 2011-08-31
• [Presentation] A P2X receptor involved in planarian asexual reproduction via regulation of stem cell proliferation in D.japonica (2011)
  • Author(s): Sakurai, T., Shibata, N., Agata, K.
  • Organizer: 第44回日本発生学会年会
  • Place of Presentation: 沖縄コンベンションセンター(宜野湾市)
  • Year and Date: 2011-05-20
• [Presentation] Asexual reproduction via regulation of stem cell proliferation in planarian (2011)
  • Author(s): Shibata, N., Sakurai, T., Agata, K.
  • Organizer: The 5th International Symposium of the Biodiversity
  • Place of Presentation: 時計台100年記念ホール(京都市)
• [Book] 生き物たちのつづれ織り (2012)
  • Author(s): 阿形清和
  • Total Pages: 478
  • Publisher: 京都大学学術出版会
• [Remarks] 京都大学 分子発生学講座
  • URL: http://mdb.biophys.kyoto-u.ac.jp/index.html
• [Remarks]
  • URL: http://mdb.biophys.kyoto-u.ac.jp/index.html